سریع ترین روش تشخیص کووید 19 ابداع شد

در این پروژه، محققان حسگر جدیدی ساخته اند که نیازی به آماده سازی نمونه ندارد و به حداقل تجربه نیاز دارد. با چنین قابلیت هایی، این سنسور مزیت قابل توجهی نسبت به روش های تست موجود به ویژه تست های گسترده دارد.

ایشان بارمن، دانشیار مهندسی مکانیک در دانشگاه جانز هاپکینز و یکی از محققین این پروژه، می گوید: «فقط یک قطره آب دهان بر روی خودرو ریخته می شود و نتیجه منفی یا مثبت می گیرد. نکته اصلی این است که این روش نیازی به تغییرات شیمیایی مانند برچسب گذاری مولکولی یا عملکرد آنتی بادی ندارد. این بدان معنی است که این سنسور در نهایت می تواند در دستگاه های پوشیدنی استفاده شود.

وی افزود: این فناوری جدید ممکن است از محدودیت های موجود در تست های کووید-۱۹ فراتر رود، اما هنوز در بازار موجود نیست.

آزمایش “واکنش زنجیره ای پلیمراز” (PCR) بسیار دقیق است، اما نیاز به یک فرآیند پیچیده آماده سازی نمونه دارد و می تواند از چند ساعت تا چند روز طول بکشد تا نتایج در آزمایشگاه آماده شود. به عبارت دیگر، آزمایش های سریع برای وجود آنتی ژن در تشخیص زودهنگام عفونت های اولیه و بدون علامت موفقیت کمتری دارند و ممکن است با نتایج اشتباه همراه باشند.

حسگر جدیدی از محققان دانشگاه جانز هاپکینز دارای حساسیت تست PCR و سرعت تست آنتی ژن است. در طول آزمایش اولیه، سنسور دقت 92 درصدی را در تشخیص کرونا در نمونه‌های بزاق نشان داد و نتایج با نتایج PCR قابل مقایسه بود. این حسگر همچنین موفقیت قابل توجهی در شناسایی سریع سایر ویروس ها از جمله آنفولانزای نوع A H1N1 و Zika نشان داده است.

این حسگر مبتنی بر لیتوگرافی Nanoimprint، میانجی سطح پیشرفته رامان (SERS) و فناوری‌های یادگیری ماشین است. از این سنسور می توان برای تست انبوه به صورت تراشه های یکبار مصرف بر روی سطوح سخت یا انعطاف پذیر استفاده کرد.

کلید موفقیت این روش، فناوری به نام FEMIA است که در آزمایشگاه دیوید گرسیاس، استاد شیمی و مهندسی زیست مولکولی در دانشگاه جان هاپکینز توسعه یافته است. در این روش یک نمونه بزاق در بالای ماده قرار می گیرد و با استفاده از روش تصویربرداری سطحی پیشرفته رامان که از نور لیزر برای بررسی ارتعاشات مولکول های نمونه استفاده می کند، آنالیز می شود.

از آنجایی که فناوری نانوساختار FEMIA به طور قابل توجهی سیگنال رامان ویروس را تقویت می کند، سیستم می تواند به سرعت حضور ویروس را تشخیص دهد. حتی اگر فقط اثرات کوچکی در نمونه وجود داشته باشد. یکی دیگر از نوآوری های مهم این سیستم، استفاده از الگوریتم های پیشرفته یادگیری ماشینی برای تشخیص علائم بسیار کوچک در داده های طیف سنجی است که به محققان امکان می دهد تا حضور ویروس و چگالی آن را به دقت تعیین کنند.

Debadrita Paria، محقق برجسته در این پروژه، گفت: “همراه با یادگیری ماشین، تشخیص نوری بدون برچسب به ما امکان می دهد یک پلت فرم واحد داشته باشیم که می تواند ویروس های طیف گسترده را با حساسیت و گزینش پذیری بیشتر و بسیار سریع آزمایش کند.”

مواد حسگر را می توان روی هر نوع سطحی قرار داد. از دستگیره در و ورودی گرفته تا ماسک و منسوجات.

گراسیاس گفت: “با استفاده از این فناوری نانو، ما سنسورهایی با دقت بالا، قابل تنظیم و مقیاس‌پذیر توسعه داده‌ایم که برای تشخیص Quaid-19 هم سفت و هم انعطاف‌پذیر هستند. آنها نه تنها در حسگرهای زیستی مبتنی بر تراشه، بلکه در دستگاه‌های پوشیدنی نیز استفاده می‌شوند.” . مهم است.

وی افزود: شاید بتوان از این حسگر بر روی یک دستگاه دستی برای تشخیص سریع در مکان های شلوغ مانند فرودگاه ها یا ورزشگاه ها استفاده کرد.

بارمن گفت: “پلتفرم ما فراتر از همه گیری کووید-19 فعلی است.” ما می توانیم از آن برای شناسایی ویروس های مختلف استفاده کنیم. برای مثال، می‌توانیم از آن برای تشخیص ویروس کرونا از زیرگروه H1N1 ویروس آنفولانزای A استفاده کنیم. این یک مشکل بزرگ است که با استفاده از تست های سریع فعلی قابل تشخیص نیست.

تیم تحقیقاتی تحقیقات خود را برای گسترش کاربرد این فناوری با استفاده از مثال های مختلف ادامه می دهد.

این مطالعه در مجله Nano Letters منتشر شد.

46